生物通報道：來自上海交通大學的趙立平教授在復雜微生物群落結構分析技術和統計計算方法等方面做了很多創新性工作，并通過多年研究，對微生物群落結構與功能的關系做了大量的研究工作。近期他受邀在Nature Review of Microbiology雜志上發表綜述性文章，論述了腸道菌群作為致病因素在肥胖病發生、發展中的地位和作用，并提出了進一步深入研究該問題的策略。

基因與環境相互作用決定人體健康，目前大量的研究都集中在分析人的基因組成與疾病易感性和藥物敏感性的關系上。但是在人體內發揮作用、影響我們生老病死的不僅有人的基因，還有大量的共生微生物的基因。

人體內有兩個基因組，一個是從父母那里遺傳來的人基因組，編碼大約2.5萬個基因；另一個則是出生以后才進入人體、特別是腸道內的多達1000多種的共生微生物，其遺傳信息的總和叫“微生物組”，也可稱為“元基因組”，它們所編碼的基因有100萬個以上。兩個基因組相互協調、和諧一致，保證了人體的健康。因此，在研究基因與人體健康關系時，一定不能忽略共生微生物基因的研究。

在這篇述評文章中，趙立平教授借用研究傳染病致病因素的“科赫法則”作為理論框架，對涉及到菌群與肥胖關系的研究論文進行了對比、歸納和整理分析，提出了腸道菌群是肥胖病發生必須經過的“哨卡”的觀點，特別指出：腸道菌群中的一些內毒素產生菌是肥胖的致病菌，而肥胖可以被看作是這類腸道細菌引起的疾病。

為了進一步深入研究證實這個觀點，他提出了通過：1）全微生物組關聯分析尋找關鍵細菌種類；2）分離出這些功能菌，在無菌動物模型中復制疾病以及，3）闡明從肥胖致病菌到疾病各種癥狀的出現之間的分子機制，這樣三者合一，探究腸道細菌在肥胖病發生、發展中的地位和作用的研究策略。這種策略也可以應用于腸道菌群與其它慢性病的關系研究，這對于深入認識人體慢性病的發病機制，開發新的疾病診斷、預防和治療的新技術、新方法具有重要的意義。

近期趙立平研究組還與中科院營養科學研究所等處合作，指出節食可以增加與小鼠壽命呈正相關的細菌的量。這一發現提示，節食也許是通過造成一個更健康的菌群來促進宿主健康、延長壽命的。趙立平教授稱，這對于在人群中開展節食的膳食干預提供了很好借鑒。

實驗表明，小鼠的腸道菌群與年齡相關，所有動物老年時期的腸道菌群都與中年時期發生了巨大變化。而在中年時期，小鼠的腸道菌群則主要受到飲食影響。其中低脂節食組動物的腸道菌群與其他動物有著顯著不同，而高脂節食動物的菌群相對高脂自由取食組也發生了一定變化。運動對腸道菌群的影響則并不顯著。而從動物生理指標看，壽命最長且在中年時期代謝指標（體重、體脂、血脂、糖耐受等）最為健康的動物是低脂節食組，其壽命中位數比低脂自由取食組增加了20%，而其最高壽命比健康狀況最差、壽命最短的高脂自由取食組動物增加了50％。而減少高脂飼料的攝入（高脂節食組），則能夠使小鼠壽命顯著增加，達到與低脂自由取食和低脂運動組動物壽命相近的效果，并且這三組動物代謝指標也較為類似。運動只在高脂飼料背景下有延長壽命的作用，而在低脂飼料動物中沒有顯著影響。實驗結果說明，高脂飲食引起的肥胖及相關的代謝性疾病與衰老和壽命縮短有很大關系，而節食對于腸道菌群的調節能夠改善代謝指標，這是節食延長壽命的作用途徑之一。

原文摘要：

The gut microbiota and obesity: from correlation to causality

The gut microbiota has been linked with chronic diseases such as obesity in humans. However, the demonstration of causality between constituents of the microbiota and specific diseases remains an important challenge in the field. In this Opinion article, using Koch's postulates as a conceptual framework, I explore the chain of causation from alterations in the gut microbiota, particularly of the endotoxin-producing members, to the development of obesity in both rodents and humans. I then propose a strategy for identifying the causative agents of obesity in the human microbiota through a combination of microbiome-wide association studies, mechanistic analysis of host responses and the reproduction of diseases in gnotobiotic animals.